JP2020002786A

JP2020002786A - 消音器

Info

Publication number: JP2020002786A
Application number: JP2018119636A
Authority: JP
Inventors: 原　雅之; Masayuki Hara; 雅之原
Original assignee: Marelli Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-09

Abstract

【課題】消音できる回転域を中回転域まで拡大できる消音器を提供する。【解決手段】第１〜３消音室１７〜１９を備えた消音器１０において、排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９に連通開口して該消音室１９に排気ガスＧを導入するインレットパイプ２０と、排気ガスの圧力が最も低い第１消音室１７に連通開口して該消音室１７から外部へ排気ガスＧを導出する大径のアウトレットパイプ３０と、第１消音室１７に連通開口して該消音室１７から外部へ排気ガスＧを導出する小径のアウトレットパイプ５０と、大径のアウトレットパイプ３０の連通開口側の端部３１に開閉自在に設けられる背圧切換バルブ３５と、大径のアウトレットパイプ３０の背圧切換バルブ３５が設けられる側から分岐され、第３消音室１９に連通開口し、該連通開口側の端部４１より大径のアウトレットパイプ３０内に排気ガスＧを導入する分岐パイプ４０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のエンジン等の内燃機関の排気系に設けられる消音器に関する。

例えば、自動車のエンジンに使用する消音器として、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された消音器は、２つの仕切壁により３つの室が形成された消音器本体と、この消音器本体の第１室と第２室を貫通してガス圧が最も高くなる第３室に連通開口して該第３室に排気ガスを導入するインレットパイプと、第２室と第３室を貫通して第１室に連通開口して該第１室から外部へ排気ガスを導出するアウトレットパイプと、第２室を貫通して第１室と第３室に両端がそれぞれ開口し、第１室の開口端に該開口端を開閉するバルブを有するインナハイプ（排気パイプ）と、を備えている。

そして、エンジンの低回転時の低回転域の排気ガスによって、バルブでインナパイプの開口端を閉じて消音性能を高め、エンジンの高回転時の高回転域の排気ガスによって、バルブでインナパイプの開口端を開いて排気抵抗の減少を図って背圧を低減するようになっている。

特開平５−９８９３０号公報

しかしながら、前記従来の消音器では、エンジンの低回転時の低回転域のみバルブが閉じて消音することができ、中回転域ではバルブが開いて消音することができなかった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、バルブが開き始める回転域がさらに中回転域にシフトして、消音できる回転域が拡大する消音器を提供することを目的とする。

本発明は、排気ガスが通過する貫通孔を有する複数の仕切壁により区画された複数の消音室を備えた消音器において、前記複数の消音室のなかで前記排気ガスの圧力が最も高い消音室に連通開口して該消音室に排気ガスを導入するインレットパイプと、前記排気ガスの圧力が最も高い消音室以外の消音室に連通開口して該消音室から外部へ排気ガスを導出する大径のアウトレットパイプと、前記排気ガスの圧力が最も高い消音室以外の消音室に連通開口して該消音室から外部へ排気ガスを導出する小径のアウトレットパイプと、前記大径のアウトレットパイプの連通開口側の端部に開閉自在に設けられる背圧切換バルブと、前記大径のアウトレットパイプの前記背圧切換バルブが設けられる側から分岐され、前記排気ガスの圧力が最も高い消音室に連通開口する分岐パイプと、を備え、前記インレットパイプから前記排気ガスの圧力が最も高い消音室内に大流量の排気ガスが流入した時に、前記背圧切換バルブの切り換えにより前記大径のアウトレットパイプ内に排気ガスが流れるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、インレットパイプから排気ガスの圧力が最も高い消音室内に大流量の排気ガスが流入した時に、背圧切換バルブの切り換えにより大径のアウトレットパイプ内に排気ガスが流れるようにしたことにより、背圧切換バルブの排気ガスのガス流による受圧の力に対して、背圧切換バルブを閉じる方向に付勢するバネの反力に加え、大径のアウトレットパイプの内側からの排気ガスの圧力が最も高い消音室の閉弁方向の圧力が加わり、開弁圧が上がり、開弁回転数が上昇することで、エンジンの中回転時の中回転域まで消音することができる。

本発明の一実施形態の消音器を示す断面図である。上記消音器における各消音室の平均圧力を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態の消音器を示す断面図、図２は同消音器における各消音室の平均圧力を示す説明図である。

図１に示すように、消音器１０の消音器本体（マフラ本体）１１は、金属製で略円筒状のアウタシェル１２と、このアウタシェル１２の前後両端開口部を閉塞する金属製で板状のアウタプレート１３，１４とでが構成されており、図示しないエンジンから発生する排気吐出音と高温の排気ガスＧを、内部に設けられたインレットパイプ２０と大径と小径のアウトレットパイプ３０，５０と分岐パイプ４０及び金属製で板状で一対のバッフルプレート（仕切壁）１５，１６とによって消音、冷却するものである。

一対のバッフルプレート１５，１６は、排気ガスＧが通過する貫通孔１５ａ，１６ａを有し、この一対のバッフルプレート１５，１６により消音器本体１１は３つに区画された消音室１７，１８，１９を備えている。この前側のアウタプレート１３側に位置する第１消音室１７は、排気ガスＧの圧力が最も低い消音室（低圧チャンバ：平均圧力１２５Ｐａ）であり、また、中間に位置する第２消音室１８は、排気ガスＧの圧力が中位に高い消音室（準高圧チャンバ：平均圧力１０５９Ｐａ）であり、さらに、後側のアウタプレート１４側に位置する第３消音室１９は、排気ガスＧの圧力が最も高い消音室（高圧チャンバ：平均圧力１８３５Ｐａ）である。尚、図１に示すインレットパイプ２０のインレット入口部分であるＡ部分、第１消音室１７のＢ部分、第２消音室１８のＣ部分、第３消音室１９のＤ部分の排気ガスＧの平均圧力（Ｐａ）は、図２に示す通りである。

インレットパイプ２０は、金属製で円筒状に形成されており、３つの消音室１７，１８，１９のなかで排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９に連通開口して該第３消音室１９に排気ガスＧを導入するものである。即ち、インレットパイプ２０の前側の端部２１から内部に流入した排気ガスＧは、インレットパイプ２０の連通開口側の端部２２から第３消音室１９に導入されるようになっている。

大径のアウトレットパイプ３０は、金属製で円筒状に形成されており、排気ガスＧの圧力が最も低い第１消音室１７に連通開口して該第１消音室１７から外部へ排気ガスＧを導出するものである。即ち、大径のアウトレットパイプ３０の連通開口側の端部３１は、排気ガスＧの圧力が最も低い第１消音室１７内に配置している。また、大径のアウトレットパイプ３０び第２消音室１８に対向する位置には、小孔３３が多数形成されており、その周りには、サブ消音室３４を形成してある。そして、大径のアウトレットパイプ３０の外側の端部３２から排気ガスＧが外部へ導出されるようになっている。

また、大径のアウトレットパイプ３０の連通開口側の端部３１内には、支軸３６と図示しないバネの付勢力を介して背圧切換バルブ３５が開口した端部３１を閉じるように設けてある。この背圧切換バルブ３５により、インレットパイプ２０から第３消音室１９内に流入した排気ガスＧを大径のアウトレットパイプ３０内への流れに切り換えられるようになっている。

分岐パイプ４０は、金属製で円筒状に形成されており、大径のアウトレットパイプ３０の背圧切換バルブ３５が設けられた位置の後側から分岐され、排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９に連通開口している。そして、分岐パイプ４０の連通開口側の端部４１より排気ガスＧを導入し、基端側の端部４２より大径のアウトレットパイプ３０内に排気ガスＧを流入させるものである。

小径のアウトレットパイプ５０は、金属製で円筒状に形成されており、排気ガスＧの圧力が最も低い第１消音室１７に連通開口して該第１消音室１７から外部へ排気ガスＧを導出するものである。即ち、小径のアウトレットパイプ５０の連通開口側の端部５１は、排気ガスＧの圧力が最も低い第１消音室１７内に配置されている。そして、小径のアウトレットパイプ５０の連通開口側の端部５１から導入された排気ガスＧは、小径のアウトレットパイプ５０の外側の端部５２から外部へ導出されるようになっている。

以上実施形態の消音器１０によれば、図１に示すように、インレットパイプ２０の連通開口側の端部２２から第３消音室１９に導入された排気ガスＧは、第１消音室１７と連通した各バッフルプレート１５，１６の貫通孔１５ａ，１６ａを通過して第１消音室１７に導入される。この際、排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９に連通した分岐パイプ４０から大径のアウトレットパイプ３０内へ排気ガスＧが流入するため、大径のアウトレットパイプ３０の入口側に設けられた背圧切換バルブ３５には、内側から閉弁方向に荷重が作用する。即ち、高圧チャンバである第３消音室１９の内圧１８３５Ｐａと低圧チャンバである第１消音室１７の内圧１２５Ｐａの差にて、背圧切換バルブ３５は内側からの閉じ圧が勝つため開くことはない。

そして、背圧切換バルブ３５は、排気ガスＧの圧力が最も低い第１消音室（低圧チャンバ）１７側に設置されているため、開弁側荷重は、エンジンの低回転時の低流量時（低回転域）及びエンジンの中回転時の中流量時（中回転域）は、排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９に連通した分岐パイプ４０の管内圧に負けて開かないが、ガス流量が増大するエンジンの高回転時の大流量時（高回転域）で、小径のアウトレットパイプ５０側の圧損が上がり、背圧切換バルブ３５が開弁して大径のアウトレットパイプ３０の外側の端部３２から排気ガスＧを排出する。これを利用して、背圧切換バルブ３５の開弁圧を上げ、消音量・高消音領域設計に適したバルブ構造とすることができる。

このように、エンジンの高回転時の高回転域の排気ガスＧによって、背圧切換バルブ３５を介して、インレットパイプ２０から第３消音室１９内に流入した排気ガスＧを第１消音室１７内から大径のアウトレットパイプ３０内へ流れるように切り換えるようにしたことにより、背圧切換バルブ３５の排気ガスＧのガス流による受圧の力に対して、背圧切換バルブ３５を閉じる方向に付勢するバネの反力に加え、大径のアウトレットパイプ３０の内側からの排気ガスＧの圧力が最も高い第３消音室１９の閉弁方向の圧力が加わり、開弁圧が上がり、開弁回転数が上昇することで、エンジンの中回転時の中回転域まで消音することができる。即ち、背圧切換バルブ３５が開き始める回転域がさらに中回転域にシフトして、消音できる回転域を中回転域まで拡大させることができる。

尚、前記実施形態によれば、大径のアウトレットパイプをストレート状に形成し、この大径のアウトレットパイプの低圧チャンバ側から分岐パイプを分岐させ、この分岐パイプの連通開口側の端部を高圧チャンバ側に位置させたが、大径のアウトレットパイプを低圧チャンバ側から高圧チャンバ、低圧チャンバ、高圧チャンバを経て外部に連通するように渦巻き状に形成して、大径のアウトレットパイプのＵ字状の高圧チャンバ側に分岐パイプを分岐させるようにしても良い。

１０消音器
１５，１６一対のバッフルプレート（仕切壁）
１５ａ，１６ａ貫通孔
１７第１消音室（排気ガスの圧力が最も低い消音室）
１９第３消音室（排気ガスの圧力が最も高い消音室）
２０インレットパイプ
３０大径のアウトレットパイプ
３１連通開口側の端部
３５背圧切換バルブ
４０分岐パイプ
４１連通開口側の端部
５０小径のアウトレットパイプ
５１連通開口側の端部
Ｇ排気ガス

Claims

排気ガスが通過する貫通孔を有する複数の仕切壁により区画された複数の消音室を備えた消音器において、
前記複数の消音室のなかで前記排気ガスの圧力が最も高い消音室に連通開口して該消音室に排気ガスを導入するインレットパイプと、
前記排気ガスの圧力が最も高い消音室以外の消音室に連通開口して該消音室から外部へ排気ガスを導出する大径のアウトレットパイプと、
前記排気ガスの圧力が最も高い消音室以外の消音室に連通開口して該消音室から外部へ排気ガスを導出する小径のアウトレットパイプと、
前記大径のアウトレットパイプの連通開口側の端部に開閉自在に設けられる背圧切換バルブと、
前記大径のアウトレットパイプの前記背圧切換バルブが設けられる側から分岐され、前記排気ガスの圧力が最も高い消音室に連通開口し、該連通開口側の端部より前記大径のアウトレットパイプ内に前記排気ガスを導入するする分岐パイプと、を備え、
前記インレットパイプから前記排気ガスの圧力が最も高い消音室内に大流量の排気ガスが流入した時に、前記背圧切換バルブの切り換えにより前記大径のアウトレットパイプ内に排気ガスが流れるようにしたことを特徴とする消音器。
請求項１記載の消音器であって、
前記大径のアウトレットパイプの連通開口側の端部と前記小径のアウトレットパイプの連通開口側の端部を、前記複数の消音室のなかで前記内にそれぞれ配置させたことを特徴とする消音器。